JP3119029B2 - Semiconductor integrated circuit device having input protection circuit - Google Patents
Semiconductor integrated circuit device having input protection circuitInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は入力保護回路を有する半
導体集積回路装置に係り、特に所定の高いクランプレベ
ル値を容易に設定できるダイオードを含む入力保護回路
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device having an input protection circuit, and more particularly to an input protection circuit including a diode capable of easily setting a predetermined high clamp level value.
【0002】[0002]
【従来の技術】外部からの静電気や偶発的に加わる大き
な異常電圧から内部の半導体集積回路を保護するため
に、ダイオードを入力保護回路として入力ボンディング
パッドに接続して形成する従来技術の一例を図5に示
す。同図において、(A)は平面図、(B)は(A)の
B−B部の一部回路図を含む断面図であり、(C)は回
路図である。2. Description of the Related Art In order to protect an internal semiconductor integrated circuit from static electricity from the outside and a large abnormal voltage applied accidentally, an example of the prior art in which a diode is connected to an input bonding pad as an input protection circuit is shown. It is shown in FIG. In the same figure, (A) is a plan view, (B) is a sectional view including a partial circuit diagram of a BB portion of (A), and (C) is a circuit diagram.
【0003】半導体集積回路(図示省略)が形成された
P型半導体基板1上に、入力ボンディングパッド2およ
び入力配線層3がアルミニウムにより連続的に形成され
ており、この入力配線層3が内部の半導体集積回路の入
力接点に接続されている。また半導体集積回路に基準電
位(例えば、接地電位:GND)を供給する基準電位配
線層13もアルミニウムにより形成されている。そして
入力配線層3の分岐された部分に、高不純物濃度のN+
型半導体領域44がコンタクトホール11を通して接続
され、基準電位配線層13の分岐された箇所に、高不純
物濃度のP+ 型半導体領域45がコンタクトホール11
を通して接続されており、このN+ 型半導体領域44と
P+ 型半導体領域45によるPN接合46により入力保
護回路40としてのダイオード46を形成して、図5
(C)の回路図に示す入力回路となっている。An input bonding pad 2 and an input wiring layer 3 are continuously formed of aluminum on a P-type semiconductor substrate 1 on which a semiconductor integrated circuit (not shown) is formed. It is connected to the input contact of the semiconductor integrated circuit. The reference potential wiring layer 13 that supplies a reference potential (for example, ground potential: GND) to the semiconductor integrated circuit is also formed of aluminum. Then, a high impurity concentration of N +
The semiconductor region 44 is connected through the contact hole 11, and a P + -type semiconductor region 45 having a high impurity concentration is formed at a branched portion of the reference potential wiring layer 13.
A diode 46 serving as an input protection circuit 40 is formed by a PN junction 46 formed by the N + type semiconductor region 44 and the P + type semiconductor region 45.
This is the input circuit shown in the circuit diagram of FIG.
【0004】通常、半導体集積回路の入力接点に位置す
るゲート電極に過大の電界が印加されると、その下のゲ
ート絶縁膜は膜厚が数十nm(ナノメータ)と薄いため
に絶縁膜破壊を起こし半導体集積回路の動作不良の原因
になるが、上記入力保護回路により外部から入力ボンデ
ィングパッド2を通して過大な異常電圧が印加された場
合、その電圧は上記保護ダイオード46によりクランプ
され、ゲート電極にかかる電界強度を低減させることが
でき、ゲート絶縁膜破壊が防止される。Normally, when an excessive electric field is applied to a gate electrode located at an input contact of a semiconductor integrated circuit, a gate insulating film thereunder has a small thickness of several tens of nanometers (nanometers), so that the insulating film is damaged. This causes a malfunction of the semiconductor integrated circuit. If an excessive abnormal voltage is applied from the outside through the input bonding pad 2 by the input protection circuit, the voltage is clamped by the protection diode 46 and applied to the gate electrode. The electric field strength can be reduced, and the gate insulating film is prevented from being broken.
【0005】しかしながら上記半導体集積回路装置の入
力保護回路においては、過大の異常電圧に対するPN接
合ダイオードのクランプレベル(ブレイクダウン電圧)
は、保護される半導体集積回路を製作する際に各配線層
とオーミックコンタクトをとるために半導体回路領域に
形成されるN+ 型半導体領域およびP+ 型半導体領域と
同時に形成されるN+ 型半導体領域44およびP+ 型半
導体領域45の不純物濃度によって決定される。すなわ
ち、オーミックコンタクトをとるための不純物濃度の組
合せにより一義的に決定される。そしてN+ 型半導体領
域44も入力配線層3とオーミックコンタクトをとるた
めの不純物濃度であり、P+ 型半導体領域45も基準電
位配線層13とオーミックコンタクトをとるための不純
物濃度である。However, in the input protection circuit of the semiconductor integrated circuit device, the clamp level (breakdown voltage) of the PN junction diode against an excessive abnormal voltage
Is, N + -type semiconductor formed simultaneously with the wiring layer and the N + -type semiconductor region and the P + -type semiconductor regions are formed in the semiconductor circuit area for ohmic contact in fabricating semiconductor integrated circuits to be protected It is determined by the impurity concentration of region 44 and P + type semiconductor region 45. That is, it is uniquely determined by a combination of impurity concentrations for obtaining ohmic contact. The N + type semiconductor region 44 also has an impurity concentration for making ohmic contact with the input wiring layer 3, and the P + type semiconductor region 45 has an impurity concentration for making ohmic contact with the reference potential wiring layer 13.
【0006】したがってクランプレベルを所望の値に高
くすることに制限を生じ、多岐にわたる半導体集積回路
に適した種々のクランプレベルの設定は不可能となり、
設計・製作の自由度に欠けるという欠点があった。Therefore, there is a limitation in increasing the clamp level to a desired value, and it becomes impossible to set various clamp levels suitable for various semiconductor integrated circuits.
There is a disadvantage that the degree of freedom in design and manufacture is lacking.
【0007】図6に他の従来技術として、半導体集積回
路内の保護される素子と保護ダイオードとを半導体基板
の同じ半導体領域に形成した例を示す。このような半導
体集積回路装置は、例えば特公昭60−56310号公
報に開示されている。FIG. 6 shows another prior art in which a protected element and a protection diode in a semiconductor integrated circuit are formed in the same semiconductor region of a semiconductor substrate. Such a semiconductor integrated circuit device is disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. Sho 60-56310.
【0008】半導体基板61の一半導体領域であるP型
ウエル62内に、半導体集積回路を構成しかつ入力ボン
ディングパッド2に印加される過大な異常電圧から保護
されなければならないFET60とこの保護を行う保護
ダイオード66とを共存させている。すなわちFET6
0はVSSやGND等の基準電圧配線層13に接続するN
+ 型ソース領域63と、次段の素子にFET60の出力
信号を送るN+ 型ドレイン領域64と、両領域間のチャ
ンネル領域上のゲート絶縁膜68と、ゲート絶縁膜上に
形成され入力ボンディングパッド2に接続されて入力信
号を受けるゲ−ト電極69とを有して構成されている。
一方、Pウエル領域62にオーミックコンタクトをとる
P+ 型半導体領域67が形成されてここに基準電圧配線
層13が接続され、保護ダイオード66を構成するため
のN+ 型半導体領域65が形成されて入力ボンディング
パッド2に接続されている。In a P-type well 62, which is one semiconductor region of a semiconductor substrate 61, an FET 60 which constitutes a semiconductor integrated circuit and must be protected from an excessive abnormal voltage applied to the input bonding pad 2 and provides this protection. The protection diode 66 coexists. That is, FET6
0 is N connected to the reference voltage wiring layer 13 such as V SS or GND.
+ Type source region 63, N + type drain region 64 for sending the output signal of FET 60 to the next stage element, gate insulating film 68 on the channel region between the two regions, and input bonding pad formed on the gate insulating film. 2 and a gate electrode 69 for receiving an input signal.
On the other hand, a P + type semiconductor region 67 having an ohmic contact with the P well region 62 is formed, the reference voltage wiring layer 13 is connected to the P + type semiconductor region 67, and an N + type semiconductor region 65 for forming the protection diode 66 is formed. It is connected to the input bonding pad 2.
【0009】この装置においてはN+ 型半導体領域65
とP+ 型半導体領域67とは離間しており、N+ 型半導
体領域65とその周囲のPウエル領域62とで生成され
るPN接合66により保護ダイオード66を構成してい
るから、そのクランプレベルは図5のものより高くな
る。しかしながらPウエル領域62の不純物濃度はFE
Tのしきい値電圧等の特性により決定されるから、保護
ダイオード66のブレイクダウン電圧すなわちクランプ
レベルを自由に所定の値にすることはやはり不可能とな
る。In this device, the N + type semiconductor region 65
And the P + type semiconductor region 67 are separated from each other, and the protection diode 66 is formed by the PN junction 66 formed by the N + type semiconductor region 65 and the P well region 62 around the N + type semiconductor region 65. Is higher than in FIG. However, the impurity concentration of P well region 62 is FE
Since it is determined by characteristics such as the threshold voltage of T, it is still impossible to freely set the breakdown voltage, that is, the clamp level of the protection diode 66 to a predetermined value.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来技術
の保護回路におけるクランプダイオードのブレイクダウ
ン電圧はそれを構成する領域の不純物濃度にのみに依存
していたから、保護される半導体集積回路が種々のクラ
ンプレベルを必要とする場合は、その対応に困難を生じ
る。As described above, since the breakdown voltage of the clamp diode in the prior art protection circuit depends only on the impurity concentration of the region constituting the same, various types of semiconductor integrated circuits can be protected. If a clamp level is required, it will be difficult to deal with it.
【0011】したがって本発明の目的は、種々のクラン
プレベル(ブレイクダウン電圧)を自由に設定すること
ができるダイオードを含む入力保護回路を具備する半導
体集積回路装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device having an input protection circuit including a diode which can freely set various clamp levels (breakdown voltages).
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体
基板の第1の箇所に設けられた半導体集積回路と、前記
半導体基板の第2の箇所に設けられた入力ボンディング
パッドと、前記入力ボンディングパッドと前記半導体集
積回路との間を接続する入力配線層と、基準電位を供給
する基準電位配線層と、前記半導体基板の第3の箇所に
設けられかつ前記入力配線層と前記基準電位配線層との
間に結合されて前記入力ボンディングパッドからの異常
電圧をクランプする入力保護回路とを具備した半導体集
積回路装置において、前記入力保護回路が、前記入力配
線層に接続する高不純物濃度の第1導電型の第1の半導
体領域と、前記基準電位配線層に接続する高不純物濃度
の第2導電型の第2の半導体領域と、前記第1の半導体
領域と前記第2の半導体領域との間に配置され、該第1
および第2の半導体領域のいずれか一方とPN接合を形
成する低不純物濃度の電界強度緩和領域であって、前記
入力ボンディングパッドに前記異常電圧が加わったとき
前記PN接合から延在する空乏層を前記第1および第2
の半導体領域のいずれかの他方に到達させることにより
前記第1および第2の半導体領域間をブレイクダウンさ
せて前記異常電圧をクランプさせる電界強度緩和領域と
を有して構成した半導体集積回路装置にある。ここで、
前記電界強度緩和領域は前記第1の半導体領域よりも低
い不純物濃度を有する第1の導電型の領域であって前記
第2の半導体領域と前記PN接合を形成し、前記第1の
半導体領域と前記第2の半導体領域とで入力保護ダイオ
ードを構成することができる。あるいは、前記電界強度
緩和領域は前記第2の半導体領域よりも低い不純物濃度
を有する第2の導電型の領域であって前記第1の半導体
領域と前記PN接合を形成し、前記第1の半導体領域と
前記第2の半導体領域とで入力保護ダイオードを構成す
ることができる。また、前記第1の半導体領域、前記第
2の半導体領域および前記電界強度緩和領域は、前記半
導体基板内に同じ深さで形成されていることが好まし
い。ここで、前記第1の半導体領域と前記第2の半導体
領域とは1〜10μm離間し、その間を前記電界強度緩
和領域が充填配置していることが好ましい。さらに、前
記入力保護回路は、前記入力ボンディングパッドからの
異常電圧をクランプする際のブレイクダウンによって発
生する降伏電流を吸収する第1導電型の第3の半導体領
域を有し、該第3の半導体領域は前記第2の半導体領域
と共に前記基準電位配線層に接続して形成していること
が好ましい。The present invention is characterized in that a semiconductor integrated circuit provided at a first location on a semiconductor substrate, an input bonding pad provided at a second location on the semiconductor substrate, An input wiring layer connecting between the bonding pad and the semiconductor integrated circuit, a reference potential wiring layer for supplying a reference potential, and the input wiring layer and the reference potential wiring provided at a third location of the semiconductor substrate; And an input protection circuit coupled between the input wiring layer and the input wiring pad, wherein the input protection circuit is connected to the input wiring layer and has a high impurity concentration. A first semiconductor region of one conductivity type, a second semiconductor region of a second conductivity type with a high impurity concentration connected to the reference potential wiring layer, the first semiconductor region and the second semiconductor region; Is arranged between the conductor regions, the first
And second a field strength relaxing region of low impurity concentration to form either a PN junction of a semiconductor region, wherein
When the abnormal voltage is applied to the input bonding pad
The depletion layer extending from the PN junction is connected to the first and second depletion layers.
By reaching one of the other semiconductor regions
Breaking down between the first and second semiconductor regions.
And an electric field intensity alleviating region for clamping the abnormal voltage . here,
The electric field intensity relaxation region is a first conductivity type region having a lower impurity concentration than the first semiconductor region, forms the PN junction with the second semiconductor region, and forms the PN junction with the first semiconductor region. it is possible to configure the input protection diode and the second semiconductor region. Alternatively, the electric field strength relaxation region is a region of a second conductivity type having an impurity concentration lower than that of the second semiconductor region and forms the PN junction with the first semiconductor region, An input protection diode can be constituted by the region and the second semiconductor region. Further, the first semiconductor region, the first
2 and the electric field intensity alleviating region,
It is preferable that they are formed at the same depth in the conductive substrate.
No. Here, it is preferable that the first semiconductor region and the second semiconductor region are separated from each other by 1 to 10 μm, and the space between the first semiconductor region and the second semiconductor region is filled with the electric field intensity relaxation region. Further, the input protection circuit has a third semiconductor region of a first conductivity type that absorbs a breakdown current generated by breakdown when clamping an abnormal voltage from the input bonding pad, and It is preferable that the region is formed so as to be connected to the reference potential wiring layer together with the second semiconductor region.
【0013】本発明の他の特徴は、半導体基板の第1の
箇所に設けられた半導体集積回路と、前記半導体基板の
第2の箇所に設けられた入力ボンディングパッドと、前
記入力ボンディングパッドと前記半導体集積回路との間
を接続する入力配線層と、基準電位を供給する基準電位
配線層と、前記半導体基板の第3の箇所に設けられかつ
前記入力配線層と前記基準電位配線層との間に結合され
て前記入力ボンディングパッドからの異常電圧をクラン
プする入力保護回路とを具備した半導体集積回路装置に
おいて、前記入力保護回路が、前記入力配線層に接続す
る第1導電型の第1の半導体領域と、前記第1の半導体
領域よりも低い不純物濃度を有して該第1の半導体領域
を少くとも三方向から、好ましくは1〜10μmの幅を
有して、取り囲んで形成された第1導電型の電界強度緩
和領域と、前記基準電位配線層に接続しかつ前記電界強
度緩和領域とPN接合を生成して該電界強度緩和領域を
少くとも三方向から取り囲んで形成された第2導電型の
第2の半導体領域と、前記第2の半導体領域と共に前記
基準電位配線層に接続し該第2の半導体領域を少くとも
三方向から取り囲んで形成された第1導電型の第3の半
導体領域とを具備して構成され、前記電界強度緩和領域
によりクランプレベルを設定し、かつ前記入力ボンディ
ングパッドからの異常電圧をクランプする際の前記第1
および第2の半導体領域間のブレイクダウンによって発
生する降伏電流を前記第3の半導体領域により吸収する
ようにした半導体集積回路装置にある。Another feature of the present invention is that a semiconductor integrated circuit provided at a first location on a semiconductor substrate, an input bonding pad provided at a second location on the semiconductor substrate, An input wiring layer for connecting with a semiconductor integrated circuit, a reference potential wiring layer for supplying a reference potential, and a third wiring board provided at a third location on the semiconductor substrate and between the input wiring layer and the reference potential wiring layer. And an input protection circuit for clamping an abnormal voltage from the input bonding pad, wherein the input protection circuit is connected to the input wiring layer. And a region surrounding the first semiconductor region having a lower impurity concentration than the first semiconductor region and having a width of preferably 1 to 10 μm from at least three directions. The formed first conductivity type electric field intensity relaxing region is connected to the reference potential wiring layer and forms a PN junction with the electric field intensity relaxing region to surround the electric field intensity relaxing region from at least three directions. A second conductivity type second semiconductor region, and a first conductivity type second conductivity type connected to the reference potential wiring layer together with the second semiconductor region and surrounding the second semiconductor region from at least three directions. And a third semiconductor region, wherein a clamp level is set by the electric field intensity relaxing region, and the first semiconductor device is used to clamp an abnormal voltage from the input bonding pad.
And a semiconductor integrated circuit device in which a breakdown current generated by breakdown between the second semiconductor regions is absorbed by the third semiconductor regions.
【0014】本発明の別の特徴は、半導体基板の第1の
箇所に設けられた半導体集積回路と、前記半導体基板の
第2の箇所に設けられた入力ボンディングパッドと、前
記入力ボンディングパッドと前記半導体集積回路との間
を接続する入力配線層と、基準電位を供給する基準電位
配線層と、前記半導体基板の第3の箇所に設けられかつ
前記入力配線層と前記基準電位配線層との間に結合され
て前記入力ボンディングパッドからの異常電圧をクラン
プする入力保護回路とを具備した半導体集積回路装置に
おいて、前記入力保護回路が、前記入力配線層に接続す
る第1導電型の第1の半導体領域と、前記第1の半導体
領域とPN接合を生成して該第1の半導体領域を、好ま
しくは1〜10μmの幅を有して、少くとも三方向から
取り囲んで形成された第2導電型の電界強度緩和領域
と、前記基準電位配線層に接続しかつ前記電界強度緩和
領域より高い不純物濃度を有して該電界強度緩和領域少
くとも三方向から取り囲んで形成された第2導電型の第
2の半導体領域と、前記第2の半導体領域と共に前記基
準電位配線層に接続し該第2の半導体領域を少くとも三
方向から取り囲んで形成された第1導電型の第3の半導
体領域とを具備して構成され、前記電界強度緩和領域に
よりクランプレベルを設定し、かつ前記入力ボンディン
グパッドからの異常電圧をクランプする際の前記第1お
よび第2の半導体領域間のブレイクダウンによって発生
する降伏電流を前記第3の半導体領域により吸収するよ
うにした半導体集積回路装置にある。Another feature of the present invention is that a semiconductor integrated circuit provided at a first location on a semiconductor substrate, an input bonding pad provided at a second location on the semiconductor substrate, An input wiring layer for connecting with a semiconductor integrated circuit, a reference potential wiring layer for supplying a reference potential, and a third wiring board provided at a third location on the semiconductor substrate and between the input wiring layer and the reference potential wiring layer. And an input protection circuit coupled to the input bonding pad, wherein the input protection circuit is connected to the input wiring layer. And forming a PN junction with the first semiconductor region to surround the first semiconductor region, preferably having a width of 1 to 10 μm, from at least three directions. A second-conductivity-type electric-field-strength relaxation region, and a second conductive-type electric-field-strength relaxation region connected to the reference potential wiring layer and having a higher impurity concentration than the electric-field-strength relaxation region. A second conductive type second semiconductor region; and a first conductive type third semiconductor region connected to the reference potential wiring layer together with the second semiconductor region and surrounding the second semiconductor region in at least three directions. A breakdown between the first and second semiconductor regions when a clamp level is set by the electric field intensity relaxation region and an abnormal voltage from the input bonding pad is clamped. In the semiconductor integrated circuit device, wherein the breakdown current generated by the third semiconductor region is absorbed by the third semiconductor region.
【0015】[0015]
【実施例】以下図面を参照して本発明を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
【0016】図1は本発明の実施例の半導体集積回路装
置(半導体チップ)30の全体を概略的に示す平面図で
あり、半導体基板1の中央部31には半導体集積回路3
3が形成され、中央部31を除く周辺部32の各箇所に
は入力ボンディングパッド2および本発明の入力保護回
路10(20)がそれぞれ形成されている。入力配線層
3が入力ボンディングパッド2と半導体集積回路33の
入力接点(ノード)37との間を接続して形成され、半
導体集積回路33に基準電位を供給する基準電位配線層
13が接地端子等の基準電位端子38に接続して形成さ
れている。そして基準電位配線層13と入力配線層3と
の間に上記入力保護回路10(20)が結合されてい
る。FIG. 1 is a plan view schematically showing the entirety of a semiconductor integrated circuit device (semiconductor chip) 30 according to an embodiment of the present invention.
3 are formed, and the input bonding pad 2 and the input protection circuit 10 (20) of the present invention are formed at each part of the peripheral part 32 except the central part 31. The input wiring layer 3 is formed by connecting the input bonding pad 2 and the input contact (node) 37 of the semiconductor integrated circuit 33, and the reference potential wiring layer 13 for supplying a reference potential to the semiconductor integrated circuit 33 is connected to a ground terminal or the like. And is connected to the reference potential terminal 38 of FIG. The input protection circuit 10 (20) is connected between the reference potential wiring layer 13 and the input wiring layer 3.
【0017】半導体集積回路33は素子34を含んで構
成され、この素子は、装置30が固体撮像装置の場合は
CCDであり、また他の装置ではMOS型FETとなる
こともある。CCDおよびMOS型FETのいずれの場
合でも、入力ノード37に接続するゲート電極35に正
規レベルの正電圧のクロック信号もしくは情報信号が印
加されることにより、そのチヤネル領域は導通状態とな
る。しかし、ゲート電極下のゲート絶縁膜は膜厚が数十
nmと薄いので、入力ボンディングパッド2に外部から
偶発的に加わる大きな異常電圧から保護するために入力
保護回路10(20)を必要とする。The semiconductor integrated circuit 33 includes an element 34. This element is a CCD when the device 30 is a solid-state image pickup device, and may be a MOS type FET in other devices. In either case of the CCD and the MOS type FET, when a clock signal or information signal of a normal level positive voltage is applied to the gate electrode 35 connected to the input node 37, the channel region becomes conductive. However, since the gate insulating film under the gate electrode is as thin as several tens of nm, the input protection circuit 10 (20) is required to protect the input bonding pad 2 from a large abnormal voltage applied accidentally from the outside. .
【0018】図2(A)、(B)を参照して本発明の第
1の実施例の保護回路10の構成を説明する。入力ボン
ディングパッド2と半導体集積回路の入力ノード37と
を接続する入力配線層3がこの入力ボンディングパッド
2と連続的にアルミニウムで形成され、また、基準電位
端子38に接続して基準電位を供給する基準電位配線層
13もアルミニウムで形成されている。Referring to FIGS. 2A and 2B, the configuration of the protection circuit 10 according to the first embodiment of the present invention will be described. An input wiring layer 3 connecting the input bonding pad 2 and the input node 37 of the semiconductor integrated circuit is formed of aluminum continuously with the input bonding pad 2 and is connected to a reference potential terminal 38 to supply a reference potential. The reference potential wiring layer 13 is also formed of aluminum.
【0019】入力配線層3と基準電位配線層13との間
に結合されて入力ボンディングパッド2からの異常電圧
をクランプする入力保護回路10は、入力配線層3の分
岐された部分に絶縁膜(図示省略)に設けられた複数の
コンタクトホール11を通して接続された不純物濃度
(ピーク濃度、以下同様)が5×1021/cm3 である
N+ 型半導体領域4と、N+ 型半導体領域4よりも低い
5×1017/cm3 の不純物濃度を有し、3μmの幅w
をもってN+ 型半導体領域4を三方向から取り囲んで形
成されたN型の電界強度緩和領域9と、基準電位配線層
13の分岐された部分に複数のコンタクトホール11を
通して接続されかつ電界強度緩和領域9とPN接合6を
生成して該領域9を三方向から取り囲んで形成された不
純物濃度が1×1019/cm3 のP+ 型半導体領域5
と、P+ 型半導体領域5と共に基準電位配線層13に複
数のコンタクトホール11を通して接続されさらにP+
型半導体領域5を三方向から取り囲んで形成された不純
物濃度が5×1019/cm3 のN+ 型半導体領域7とを
具備している。The input protection circuit 10 coupled between the input wiring layer 3 and the reference potential wiring layer 13 to clamp an abnormal voltage from the input bonding pad 2 includes an insulating film ( An N + -type semiconductor region 4 having an impurity concentration (peak concentration, the same applies hereinafter) of 5 × 10 21 / cm 3 connected through a plurality of contact holes 11 provided in the N + -type semiconductor region 4. Has a low impurity concentration of 5 × 10 17 / cm 3 and a width w of 3 μm.
And an N-type electric field relaxation region 9 formed so as to surround the N + type semiconductor region 4 from three directions, and an electric field intensity relaxation region connected to a branched portion of the reference potential wiring layer 13 through a plurality of contact holes 11. And a P + -type semiconductor region 5 having an impurity concentration of 1 × 10 19 / cm 3 formed by forming a PN junction 6 and the region 9 from three directions.
When, further connected through a plurality of contact holes 11 to the reference potential wiring layer 13 with P + type semiconductor region 5 P +
An N + type semiconductor region 7 having an impurity concentration of 5 × 10 19 / cm 3 formed by surrounding the type semiconductor region 5 from three directions.
【0020】上記保護回路10は図2(C)に示すよう
に、N+ 型半導体領域4−P+ 型半導体領域5間に形成
された保護ダイオード6’とN型の電界強度緩和領域9
内に形成される抵抗素子12との直列体が入力配線層3
と基準電位配線層13との間に挿入されたものとなる。
この保護ダイオード6’のブレイクダウン電圧が、PN
接合6およびN型の電界強度緩和領域9内の空乏層の作
用により定められるのが本発明の特徴の一つである。As shown in FIG. 2C, the protection circuit 10 includes a protection diode 6 ′ formed between the N + type semiconductor region 4 and the P + type semiconductor region 5 and an N type electric field intensity relaxation region 9.
A series body with the resistance element 12 formed in the input wiring layer 3
And the reference potential wiring layer 13.
The breakdown voltage of this protection diode 6 'is PN
One of the features of the present invention is determined by the action of the junction 6 and the depletion layer in the N-type electric field intensity relaxation region 9.
【0021】そして入力ボンディングパッドからの異常
電圧によって保護ダイオード6’がブレイクダウンを起
し、このブレイクダウン電圧により内部の半導体集積回
路33の入力ノード37の入力電圧がクランプされて、
素子34(図1)が保護される。The abnormal voltage from the input bonding pad causes a breakdown of the protection diode 6 ′, and the input voltage at the input node 37 of the internal semiconductor integrated circuit 33 is clamped by the breakdown voltage.
Element 34 (FIG. 1) is protected.
【0022】このようにこの実施例のN型の電界強度緩
和領域9はオーミックコンタクトと関係ないから、必要
とする高いクランプレベルに適した低い不純物濃度に設
定することができる。またN型の電界強度緩和領域9は
低い不純物濃度であるから、ダイオード6’がブレイク
ダウンを起こした後のリミッタとしての作用を行なう抵
抗素子12を形成することができる。実際の装置におい
て抵抗素子12の抵抗値は約50Ωであることが好まし
いから、N型の電界強度緩和領域9の不純物濃度および
形状を、所定のブレイクダウン電圧を得ると共にこの抵
抗値を得るように設定することができる。As described above, since the N-type electric field intensity relaxing region 9 of this embodiment is not related to the ohmic contact, it can be set to a low impurity concentration suitable for a required high clamping level. Further, since the N-type electric field intensity relaxing region 9 has a low impurity concentration, it is possible to form the resistive element 12 which functions as a limiter after the diode 6 'has been broken down. Since the resistance value of the resistance element 12 is preferably about 50Ω in an actual device, the impurity concentration and the shape of the N-type electric field intensity relaxation region 9 are adjusted so as to obtain a predetermined breakdown voltage and obtain this resistance value. Can be set.
【0023】一方、N+ 型半導体領域7は上記ブレイク
ダウンによって発生する降伏電流を効果的に吸収する作
用を行なう。すなわち、ブレイクダウンによって発生す
るホットな正孔がP+ 型半導体領域5に吸収されて基準
電位配線層13に流れると同様に、ホットな電子は本発
明のN+ 型半導体領域7に吸収されて基準電位配線層1
3に流すことができるから、ホットな電子が基板に浮遊
発散して内部の半導体集積回路33(図1)の動作が不
安定になることが回避できる。On the other hand, the N.sup. + Type semiconductor region 7 functions to effectively absorb the breakdown current generated by the breakdown. That is, the hot electrons are absorbed by the N + type semiconductor region 7 of the present invention in the same manner as the hot holes generated by the breakdown are absorbed by the P + type semiconductor region 5 and flow into the reference potential wiring layer 13. Reference potential wiring layer 1
3, it is possible to prevent the operation of the internal semiconductor integrated circuit 33 (FIG. 1) from becoming unstable due to floating and diverging hot electrons on the substrate.
【0024】次に電界強度緩和領域の作用を詳細に説明
する。N型の電界強度緩和領域9の役割りは、N型の電
界強度緩和領域9とP+ 型半導体領域5との間のブレイ
クダウン電圧を用いるのではなく、N+ 型半導体領域4
とP+ 型半導体領域5との間の電界強度を緩和させ、こ
れによりN+ 型半導体領域4とP+ 型半導体領域5間の
実効的なブレイクダウン電圧をシフトさせ、任意のブレ
イクダウン電圧(クランプレベル)を設定できるように
したことである。すなわち過大な正電圧が入力ボンディ
ングパッド2に印加されるとPN接合6は逆バイアスの
状態となりそこから電界強度緩和領域内を伸長する空乏
層がN+ 型半導体領域4に到達してブレイクダウン現象
が発生する。Next, the operation of the electric field intensity relaxing region will be described in detail. The role of the N-type electric field intensity relaxing region 9 is not to use the breakdown voltage between the N-type electric field intensity relaxing region 9 and the P + type semiconductor region 5 but to use the N + type semiconductor region 4.
A P + -type to relax the electric field strength between the semiconductor regions 5, thereby the N + -type semiconductor region 4 and is shifted an effective breakdown voltage between P + -type semiconductor regions 5, any breakdown voltage ( (Clamp level) can be set. That is, when an excessively large positive voltage is applied to the input bonding pad 2, the PN junction 6 is in a reverse bias state, and a depletion layer extending in the electric field intensity relaxation region reaches the N + type semiconductor region 4 from there, resulting in a breakdown phenomenon. Occurs.
【0025】このように伸長する空乏層がN+ 型半導体
領域4に到達する態様によりブレイクダウン電圧が定ま
るのであるから、電界強度緩和領域9の不純物濃度と共
に同領域の幅(N+ 型半導体領域4−P+ 型半導体領域
5間の距離)wにより同電圧が定められることになる。Since the breakdown voltage is determined by the manner in which the depletion layer extending to the N + type semiconductor region 4 reaches the N + type semiconductor region 4, the width (N + type semiconductor region) The same voltage is determined by the distance (w) between the 4-P + type semiconductor regions 5).
【0026】したがって、電界強度緩和領域9を配置す
ることにより、N+ 型半導体領域4とP+ 型半導体領域
5間との距離wをパラメータとして複数の任意のブレイ
クダウン電圧(クランプレベル)を同一の半導体チップ
上で工程数を増やすことなく生成することができる。ち
なみに、wを長くするとブレイクダウン電圧は高くな
り、一方、wを長くして同じブレイクダウン電圧値を得
る場合は電界強度緩和領域の不純物濃度をより低くする
必要がある。Therefore, by arranging the electric field intensity relaxing region 9, a plurality of arbitrary breakdown voltages (clamp levels) can be made the same using the distance w between the N + type semiconductor region 4 and the P + type semiconductor region 5 as a parameter. On a semiconductor chip without increasing the number of steps. By the way, if w is made longer, the breakdown voltage becomes higher. On the other hand, if the same breakdown voltage value is obtained by making w longer, it is necessary to lower the impurity concentration in the electric field intensity relaxation region.
【0027】実際に装置を設計する場合には、最初に電
界強度緩和領域の不純物濃度を1×1017/cm3 〜1
×1018/cm3 の範囲のうちから所定の値を設定し、
次にその長さwを所定のブレイクダウン電圧(クランプ
レベル)が得られるように決定する。When actually designing the device, first, the impurity concentration of the electric field intensity relaxing region is set to 1 × 10 17 / cm 3 to 1 × 10 17 / cm 3.
Set a predetermined value from the range of × 10 18 / cm 3 ,
Next, the length w is determined so that a predetermined breakdown voltage (clamp level) can be obtained.
【0028】第1の実施例では電界強度緩和領域9の不
純物濃度を5×1017/cm3 とし、その幅wを3μm
とすることにより、ブレイクダウン電圧を37.5Vに
設計している。In the first embodiment, the impurity concentration of the electric field intensity relaxing region 9 is 5 × 10 17 / cm 3 and the width w is 3 μm.
As a result, the breakdown voltage is designed to be 37.5V.
【0029】図3にブレイクダウン電圧(VBD[A.
U.](任意単位))と電界強度緩和領域の幅wとの関
係を示す。wが零のA点のVBDは従来技術の図5のもの
に相当する。wがw1 のB点からw2 のC点までのVBD
は、wを変化させることによりΔVBDの範囲変化させる
ことができる遷移領域で、この範囲で任意の種々の値の
ブレイクダウン電圧すなわちクラプレベルを得ることが
できる。例えばA点が25Vで、B点が27.5V、C
点が47.5Vとなり、wをw1 −w2 間で変化させる
ことによりB−C間の20Vの範囲におよんでブレイク
ダウン電圧を変化させることができる。ブレイクダウン
電圧を変化させることができるwの下限値w1 は、不純
物の導入・拡散を含めたリソグラフィ技術によるもので
あり、その値は1μmとなる。一方、ブレイクダウン電
圧を変化させることができる電界強度緩和領域のwの上
限値w2 は同領域の不純物濃度により異なり、上記した
実際に装置を設計する際に選択される濃度範囲のうちの
最低濃度である1×1017/cm3 の場合のw2 は10
μmとなる。そしてこの不純物濃度が高くなるにしたが
いw2 は小になり、例えば第1の実施例のように不純物
濃度を5×1017/cm3 に設定した場合のw2 は8μ
mとなる。wがw2 より大きい領域Dは、N型の電界強
度緩和領域9とP+ 型半導体領域5とで生成されたPN
接合6から伸長した空乏層がN+ 型半導体領域4に到達
する前に電界強度緩和領域9とP+ 型半導体領域5とで
ブレイクダウンする飽和領域であり、この場合、N+ 型
半導体領域4は単にオーミックコンタクト領域としての
作用のみを行ない、VBDはwに無関係で、N型の電界強
度緩和領域9とP+型半導体領域5との不純物濃度のみ
に依存する通常のPN接合耐圧である。保護すべき集積
回路と同じ箇所に形成されかつP型とN型とが逆である
が、従来技術の図6における保護ダイオード66がこの
領域Dに相当する。FIG. 3 shows the breakdown voltage (V BD [A.
U. ] (Arbitrary unit)) and the width w of the electric field intensity relaxation region. The V BD at the point A where w is zero corresponds to that of FIG. w is V BD from the point B of w 1 to point C of the w 2
Is a transition region in which the range of ΔV BD can be changed by changing w. In this range, a breakdown voltage of any various values, that is, a clap level can be obtained. For example, point A is 25V, point B is 27.5V, C
The point becomes 47.5 V, and by changing w between w 1 and w 2 , the breakdown voltage can be changed over a range of 20 V between B and C. Lower limit w 1 and w that can change the breakdown voltage is due to lithographic techniques including introduction and diffusion of impurities, the value is 1 [mu] m. On the other hand, the upper limit value w 2 and w of the electric field strength relaxing region capable of changing the breakdown voltage depends on the impurity concentration of the region, the lowest among the concentration ranges selected in designing actual devices described above When the concentration is 1 × 10 17 / cm 3 , w 2 is 10
μm. As the impurity concentration increases, w 2 becomes smaller. For example, when the impurity concentration is set to 5 × 10 17 / cm 3 as in the first embodiment, w 2 is 8 μm.
m. The region D where w is larger than w 2 is the PN generated by the N-type electric field intensity relaxing region 9 and the P + type semiconductor region 5.
Depletion layer extending from the junction 6 is a saturated region to break down at the electric field strength relaxing region 9 and the P + -type semiconductor region 5 before reaching the N + -type semiconductor region 4, in this case, the N + -type semiconductor region 4 Merely acts as an ohmic contact region, and V BD is a normal PN junction breakdown voltage which is independent of w and depends only on the impurity concentration of the N-type electric field intensity alleviating region 9 and the P + -type semiconductor region 5. . Although formed in the same place as the integrated circuit to be protected and the P type and the N type are reversed, the protection diode 66 in FIG. 6 of the prior art corresponds to this region D.
【0030】図4(A)〜(C)に本発明の第2の実施
例の保護回路20を示す。尚、図4(A)〜(C)にお
いて図2(A)〜(C)と同一もしくは類似の機能の箇
所は同じ符号を付してあるから重複する説明は省略す
る。FIGS. 4A to 4C show a protection circuit 20 according to a second embodiment of the present invention. In FIGS. 4A to 4C, the same or similar functions as those in FIGS. 2A to 2C are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
【0031】異なる点は、クランプレベル設定用の領域
として、N型の電界強度緩和領域9のかわりにP型の電
界強度緩和領域8を用いたことであるが、その作用は第
1の実施例と同様である。すなわち、P型の電界強度緩
和領域8とN+ 型半導体領域4との間にPN接合16を
生成し、PN接合16からP型の電界強度緩和領域8内
を伸長する空乏層がP+ 型半導体領域5に到達する態様
で、N+ 型半導体領域4とP+ 型半導体領域5間の保護
ダイオード16’のブレイクダウン電圧が決定される。
そしてP型の電界強度緩和領域8内にリミッタとして形
成される抵抗素子22は保護ダイオード6’と基準電位
配線層13との間に挿入されることとなる。この第2の
実施例においても、第1の実施例と同様の効果が得られ
る。A different point is that a P-type electric field intensity relaxing region 8 is used instead of the N-type electric field intensity relaxing region 9 as an area for setting the clamp level. Is the same as That is, a PN junction 16 is generated between the P-type electric field intensity relaxation region 8 and the N + type semiconductor region 4, and a depletion layer extending from the PN junction 16 into the P-type electric field intensity relaxation region 8 is a P + -type. The breakdown voltage of the protection diode 16 ′ between the N + type semiconductor region 4 and the P + type semiconductor region 5 is determined so as to reach the semiconductor region 5.
Then, the resistance element 22 formed as a limiter in the P-type electric field intensity relaxation region 8 is inserted between the protection diode 6 ′ and the reference potential wiring layer 13. In the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
【0032】また、以上の第1および第2の実施例で
は、P型半導体基板に形成した入力保護回路について説
明したが、N型半導体基板に形成した入力保護回路に対
しても、P型半導体基板内のP型或いはN型ウエル層に
形成した入力保護回路に対しても、N型半導体基板内の
P型或いはN型ウエル層に形成した入力保護回路に対し
ても本発明は適用できる。さらに、入力ボンディングパ
ッドとポリシリコン或いは拡散層による前値抵抗を介し
て接続された入力保護回路に対しても本発明は適用でき
る。In the first and second embodiments, the input protection circuit formed on the P-type semiconductor substrate has been described. However, the input protection circuit formed on the N-type semiconductor substrate is also applicable to the P-type semiconductor substrate. The present invention can be applied to an input protection circuit formed in a P-type or N-type well layer in a substrate and to an input protection circuit formed in a P-type or N-type well layer in an N-type semiconductor substrate. Further, the present invention can be applied to an input protection circuit connected to an input bonding pad through a resistance value of polysilicon or a diffusion layer.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、入力保護
回路のダイオードにクランプレベル設定用の電界強度緩
和領域9,8を設けてPN接合6,16を形成したか
ら、保護される半導体集積回路に応じたクランプレベル
の種々の値を、電界強度領域の幅wを選択するだけでに
設計し設定することができる。したがって特に、いろい
ろなクランプレベル値を必要とする固体撮像装置に本発
明を適用すると有効である。さらに、ブレイクダウンに
より発生した降伏電流のホット電子の基板への発散によ
る半導体集積回路内部への悪影響を、PN接合6,16
に近接して基準電位配線層13に接続するN+ 型半導体
領域7を形成することにより、防止することが出来る。As described above, according to the present invention, since the PN junctions 6 and 16 are formed by providing the electric field intensity relaxing regions 9 and 8 for setting the clamp level in the diode of the input protection circuit, the semiconductor integrated circuit to be protected is provided. Various values of the clamp level according to the circuit can be designed and set only by selecting the width w of the electric field intensity region. Therefore, it is particularly effective to apply the present invention to a solid-state imaging device requiring various clamp level values. Further, the adverse effect on the inside of the semiconductor integrated circuit due to the emission of the hot electrons into the substrate due to the breakdown current generated by the breakdown is reduced by the PN junctions 6, 16
By forming the N + -type semiconductor region 7 connected to the reference potential wiring layer 13 in close proximity to the substrate, the above problem can be prevented.
【図1】本発明の実施例の半導体集積回路装置の全体を
模式的に示す平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing an entire semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施例における入力保護回路を
示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のB−
B部における一部回路図を含む断面図、(C)は回路図
である。FIGS. 2A and 2B are diagrams showing an input protection circuit according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG.
FIG. 3C is a cross-sectional view including a partial circuit diagram in a part B, and FIG.
【図3】第1の実施例の入力保護回路における、電界強
度緩和領域9の幅(第1および第2の半導体領域間の長
さ)wとブレイクダウン電圧VBDとの関係を示すグラフ
である。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the width (length between the first and second semiconductor regions) w of the electric field intensity relaxation region 9 and the breakdown voltage V BD in the input protection circuit of the first embodiment. is there.
【図4】本発明の第2の実施例における入力保護回路を
示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のB−
B部における一部回路図を含む断面図、(C)は回路図
である。FIGS. 4A and 4B are diagrams showing an input protection circuit according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG.
FIG. 3C is a cross-sectional view including a partial circuit diagram in a part B, and FIG.
【図5】従来技術の入力保護回路を示す図であり、
(A)は平面図、(B)は(A)のB−B部における一
部回路図を含む断面図、(C)は回路図である。FIG. 5 is a diagram showing a conventional input protection circuit;
(A) is a plan view, (B) is a cross-sectional view including a partial circuit diagram in a BB portion of (A), and (C) is a circuit diagram.
【図6】他の従来技術を示す一部回路図を含む断面図で
ある。FIG. 6 is a sectional view including a partial circuit diagram showing another conventional technique.
1 半導体基板 2 入力ボンディングパッド 3 入力配線層 4 N+ 型半導体領域 5 P+ 型半導体領域 6,16 PN接合 6’,16’ 保護ダイオード 7 N+ 型半導体領域 8 P型電界強度緩和領域 9 N型電界強度緩和領域 10,20 入力保護回路 11 コンタクトホール 12,22 抵抗素子 13 基準電位配線層 30 半導体集積回路装置(半導体チップ) 31 半導体基板1の中央部 32 半導体基板1の周辺部 33 半導体集積回路 34 素子 35 ゲート電極 37 半導体集積回路33の入力接点(ノード) 38 基準電位端子 40 入力保護回路 44 N+ 型半導体領域 45 P+ 型半導体領域 46 PN接合(ダイオード) 60 FET 61 半導体基板 62 P型ウエル 63 N+ 型ソース領域 64 N+ 型ドレイン領域 65 N+ 型半導体領域 66 保護ダイオード 67 P+ 型半導体領域 68 ゲート絶縁膜 69 ゲ−ト電極REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor substrate 2 input bonding pad 3 input wiring layer 4 N + type semiconductor region 5 P + type semiconductor region 6, 16 PN junction 6 ′, 16 ′ protection diode 7 N + type semiconductor region 8 P type electric field relaxation region 9 N Type electric field intensity reduction region 10, 20 input protection circuit 11 contact hole 12, 22 resistor element 13 reference potential wiring layer 30 semiconductor integrated circuit device (semiconductor chip) 31 central portion of semiconductor substrate 1 32 peripheral portion of semiconductor substrate 1 33 semiconductor integration Circuit 34 Element 35 Gate electrode 37 Input contact (node) of semiconductor integrated circuit 33 38 Reference potential terminal 40 Input protection circuit 44 N + type semiconductor region 45 P + type semiconductor region 46 PN junction (diode) 60 FET 61 Semiconductor substrate 62 P Type well 63 N + type source region 64 N + type drain region 65 N + type semiconductor region 66 Protection diode 67 P + type semiconductor region 68 Gate insulating film 69 Gate electrode
Claims (12)
導体集積回路と、前記半導体基板の第2の箇所に設けら
れた入力ボンディングパッドと、前記入力ボンディング
パッドと前記半導体集積回路との間を接続する入力配線
層と、基準電位を供給する基準電位配線層と、前記半導
体基板の第3の箇所に設けられかつ前記入力配線層と前
記基準電位配線層との間に結合されて前記入力ボンディ
ングパッドからの異常電圧をクランプする入力保護回路
とを具備した半導体集積回路装置において、 前記入力保護回路が、前記入力配線層に接続する高不純
物濃度の第1導電型の第1の半導体領域と、前記基準電
位配線層に接続する高不純物濃度の第2導電型の第2の
半導体領域と、前記第1の半導体領域と前記第2の半導
体領域との間に配置され、該第1および第2の半導体領
域のいずれか一方とPN接合を形成する低不純物濃度の
電界強度緩和領域であって、前記入力ボンディングパッ
ドに前記異常電圧が加わったとき前記PN接合から延在
する空乏層を前記第1および第2の半導体領域のいずれ
かの他方に到達させることにより前記第1および第2の
半導体領域間をブレイクダウンさせて前記異常電圧をク
ランプさせる電界強度緩和領域とを有することを特徴と
する半導体集積回路装置。1. A semiconductor integrated circuit provided at a first location on a semiconductor substrate, an input bonding pad provided at a second location on the semiconductor substrate, and between the input bonding pad and the semiconductor integrated circuit. And a reference potential wiring layer for supplying a reference potential, the input wiring layer being provided at a third location of the semiconductor substrate and being coupled between the input wiring layer and the reference potential wiring layer. A semiconductor integrated circuit device comprising: an input protection circuit for clamping an abnormal voltage from a bonding pad; wherein the input protection circuit includes a first impurity type first semiconductor region having a high impurity concentration connected to the input wiring layer; A second conductive type second semiconductor region having a high impurity concentration connected to the reference potential wiring layer; and a second semiconductor region disposed between the first semiconductor region and the second semiconductor region. A field strength relaxing region of low impurity concentration to form either a PN junction of the first and second semiconductor regions, the input bonding pad
Extends from the PN junction when the abnormal voltage is applied to the gate
The depletion layer to be formed in any one of the first and second semiconductor regions.
To reach the other of the first and second
Breaking down between the semiconductor regions to eliminate the abnormal voltage
A semiconductor integrated circuit device having an electric field intensity relaxing region to be ramped .
体領域よりも低い不純物濃度を有する第1の導電型の領
域であって前記第2の半導体領域と前記PN接合を形成
し、前記第1の半導体領域と前記第2の半導体領域とで
入力保護ダイオードを構成していることを特徴とする請
求項1に記載の半導体集積回路装置。2. The method according to claim 1, wherein the electric field intensity relaxing region is a region of a first conductivity type having a lower impurity concentration than the first semiconductor region and forms the PN junction with the second semiconductor region. the semiconductor integrated circuit device according to claim 1, characterized in that it constitutes a <br/> input protection diode in the first semiconductor region and said second semiconductor region.
体領域よりも低い不純物濃度を有する第2の導電型の領
域であって前記第1の半導体領域と前記PN接合を形成
し、前記第1の半導体領域と前記第2の半導体領域とで
入力保護ダイオードを構成していることを特徴とする請
求項1に記載の半導体集積回路装置。3. The electric field intensity relaxation region is a region of a second conductivity type having an impurity concentration lower than that of the second semiconductor region, forming the PN junction with the first semiconductor region, and the semiconductor integrated circuit device according to claim 1, characterized in that it constitutes a <br/> input protection diode in the first semiconductor region and said second semiconductor region.
体領域および前記電界強度緩和領域は、前記半導体基板The body region and the electric field intensity alleviating region are the semiconductor substrate.
内に同じ深さで形成されているこThat are formed at the same depth とを特徴とする請求項Claims characterized by the following:
1に記載の半導体集積回路装置。2. The semiconductor integrated circuit device according to 1.
体領域とは1〜10μm離間し、その間を前記電界強度
緩和領域が充填配置していることを特徴とする請求項
1、請求項2もしくは請求項3に記載の半導体集積回路
装置。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor region and the second semiconductor region are separated from each other by 1 to 10 μm, and the electric field intensity relaxing region is filled between the first semiconductor region and the second semiconductor region. The semiconductor integrated circuit device according to claim 2 or 3.
の機能をも有することを特徴とする請求項1、請求項
2、請求項3もしくは請求項4に記載の半導体集積回路
装置。 Wherein said claim 1 the electric field strength relaxing region is characterized by having a function as resistive elements, according to claim 2, the semiconductor integrated circuit device according to claim 3 or claim 4.
体領域との間の前記電界強度緩和領域による抵抗は約5
0Ωであることを特徴とする請求項5に記載の半導体集
積回路装置。 7. The resistance of the electric field intensity relaxing region between the first semiconductor region and the second semiconductor region is about 5
6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein the resistance is 0Ω.
ングパッドからの異常電圧をクランプする際のブレイク
ダウンによって発生する降伏電流を吸収する第1導電型
の第3の半導体領域を有し、該第3の半導体領域は前記
第2の半導体領域と共に前記基準電位配線層に接続して
形成していることを特徴とする請求項1、請求項2、請
求項3、請求項4、請求項5もしくは請求項6に記載の
半導体集積回路装置。 Wherein said input protection circuit has a third semiconductor region of the first conductivity type for absorbing the breakdown current generated by breakdown when clamping the abnormal voltage from said input bonding pad, said 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the third semiconductor region is formed together with the second semiconductor region so as to be connected to the reference potential wiring layer. A semiconductor integrated circuit device according to claim 6.
導体集積回路と、前記半導体基板の第2の箇所に設けら
れた入力ボンディングパッドと、前記入力ボンディング
パッドと前記半導体集積回路との間を接続する入力配線
層と、基準電位を供給する基準電位配線層と、前記半導
体基板の第3の箇所に設けられかつ前記入力配線層と前
記基準電位配線層との間に結合されて前記入力ボンディ
ングパッドからの異常電圧をクランプする入力保護回路
とを具備した半導体集積回路装置において、 前記入力保護回路が、前記入力配線層に接続する第1導
電型の第1の半導体領域と、前記第1の半導体領域より
も低い不純物濃度を有して該第1の半導体領域を少くと
も三方向から取り囲んで形成された第1導電型の電界強
度緩和領域と、前記基準電位配線層に接続しかつ前記電
界強度緩和領域とPN接合を生成して該電界強度緩和領
域を少くとも三方向から取り囲んで形成された第2導電
型の高不純物濃度の第2の半導体領域と、前記第2の半
導体領域と共に前記基準電位配線層に接続し該第2の半
導体領域を少くとも三方向から取り囲んで形成された第
1導電型の第3の半導体領域とを具備して構成され、 前記電界強度緩和領域によりクランプレベルを設定し、
かつ前記入力ボンディングパッドからの異常電圧をクラ
ンプする際の前記第1および第2の半導体領域間のブレ
イクダウンによって発生する降伏電流を前記第3の半導
体領域により吸収するようにしたことを特徴とする半導
体集積回路装置。 9. A semiconductor integrated circuit provided at a first location on a semiconductor substrate, an input bonding pad provided at a second location on the semiconductor substrate, and a portion between the input bonding pad and the semiconductor integrated circuit. And a reference potential wiring layer for supplying a reference potential, the input wiring layer being provided at a third location of the semiconductor substrate and being coupled between the input wiring layer and the reference potential wiring layer. A semiconductor integrated circuit device comprising: an input protection circuit that clamps an abnormal voltage from a bonding pad; wherein the input protection circuit has a first conductivity type first semiconductor region connected to the input wiring layer; A first-conductivity-type field-strength relaxation region having a lower impurity concentration than that of the first semiconductor region and surrounding the first semiconductor region in at least three directions; A second semiconductor region of a second conductivity type having a high impurity concentration which is connected to a line layer and forms a PN junction with the electric field intensity relaxing region and surrounds the electric field intensity relaxing region from at least three directions; A third semiconductor region of the first conductivity type connected to the reference potential wiring layer together with the second semiconductor region and formed so as to surround the second semiconductor region from at least three directions; A clamp level is set by the electric field intensity relaxation area,
Further, a breakdown current generated by a breakdown between the first and second semiconductor regions when clamping an abnormal voltage from the input bonding pad is absorbed by the third semiconductor region. Semiconductor integrated circuit device.
の幅を有して帯状に前記第1の半導体領域を取り囲んで
いることを特徴とする請求項8に記載の半導体集積回路
装置。 Wherein said electric field strength relaxing region is 1~10μm
9. The semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein the first semiconductor region has a width of the first semiconductor region and surrounds the first semiconductor region.
半導体集積回路と、前記半導体基板の第2の箇所に設け
られた入力ボンディングパッドと、前記入力ボンディン
グパッドと前記半導体集積回路との間を接続する入力配
線層と、基準電位を供給する基準電位配線層と、前記半
導体基板の第3の箇所に設けられかつ前記入力配線層と
前記基準電位配線層との間に結合されて前記入力ボンデ
ィングパッドからの異常電圧をクランプする入力保護回
路とを具備した半導体集積回路装置において、 前記入力保護回路が、前記入力配線層に接続する第1導
電型の第1の半導体領域と、前記第1の半導体領域とP
N接合を生成して該第1の半導体領域を少くとも三方向
から取り囲んで形成された第2導電型の電界強度緩和領
域と、前記基準電位配線層に接続しかつ前記電界強度緩
和領域より高い不純物濃度を有して該電界強度緩和領域
少くとも三方向から取り囲んで形成された第2導電型の
第2の半導体領域と、前記第2の半導体領域と共に前記
基準電位配線層に接続し該第2の半導体領域を少くとも
三方向から取り囲んで形成された第1導電型の第3の半
導体領域とを具備して構成され、 前記電界強度緩和領域によりクランプレベルを設定し、
かつ前記入力ボンディングパッドからの異常電圧をクラ
ンプする際の前記第1および第2の半導体領域間のブレ
イクダウンによって発生する降伏電流を前記第3の半導
体領域により吸収するようにしたことを特徴とする半導
体集積回路装置。 11. A semiconductor integrated circuit provided at a first location on a semiconductor substrate, an input bonding pad provided at a second location on the semiconductor substrate, and a portion between the input bonding pad and the semiconductor integrated circuit. And a reference potential wiring layer for supplying a reference potential, the input wiring layer being provided at a third location of the semiconductor substrate and being coupled between the input wiring layer and the reference potential wiring layer. A semiconductor integrated circuit device comprising: an input protection circuit that clamps an abnormal voltage from a bonding pad; wherein the input protection circuit has a first conductivity type first semiconductor region connected to the input wiring layer; Semiconductor region and P
A second conductivity type electric field intensity relaxing region formed by forming an N-junction to surround the first semiconductor region from at least three directions, and connected to the reference potential wiring layer and higher than the electric field intensity relaxing region. A second semiconductor region of a second conductivity type having an impurity concentration and formed so as to surround the electric field intensity relaxation region from at least three directions; and a second semiconductor region connected to the reference potential wiring layer together with the second semiconductor region. A third semiconductor region of the first conductivity type formed so as to surround the second semiconductor region from at least three directions, and a clamp level is set by the electric field intensity relaxing region;
Further, a breakdown current generated by a breakdown between the first and second semiconductor regions when clamping an abnormal voltage from the input bonding pad is absorbed by the third semiconductor region. Semiconductor integrated circuit device.
の幅を有して帯状に前記第1の半導体領域を取り囲んで
いることを特徴とする請求項10に記載の半導体集積回
路装置。 12. The method of claim 11, wherein the electric field strength relaxing region is 1~10μm
11. The semiconductor integrated circuit device according to claim 10, wherein the first semiconductor region has a width of the first semiconductor region in a band shape.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05101729A JP3119029B2 (en) | 1992-05-18 | 1993-04-28 | Semiconductor integrated circuit device having input protection circuit |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12481192 | 1992-05-18 | ||
JP4-124811 | 1992-05-18 | ||
JP05101729A JP3119029B2 (en) | 1992-05-18 | 1993-04-28 | Semiconductor integrated circuit device having input protection circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06125041A JPH06125041A (en) | 1994-05-06 |
JP3119029B2 true JP3119029B2 (en) | 2000-12-18 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05101729A Expired - Lifetime JP3119029B2 (en) | 1992-05-18 | 1993-04-28 | Semiconductor integrated circuit device having input protection circuit |
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---|---|---|---|---|
JP5031860B2 (en) | 2010-03-11 | 2012-09-26 | キヤノン株式会社 | Liquid discharge head substrate and head unit. |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP05101729A patent/JP3119029B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH06125041A (en) | 1994-05-06 |
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